FS-MAC+: Troca flexível do protocolo de acesso ao meio em redes sem fio empregando aprendizado de máquina

  • André V. G. S. Gonçalves UFMG
  • Daniel F. Macedo UFMG
  • Luiz F. M. Vieira UFMG

Resumo


Em redes sem fio operando em frequências abertas, temos problemas como interferência externa e concorrência pelo uso do espectro, que variam no tempo e no espaço. Além disso, há uma grande diversidade de aplicações rodando sobre redes sem fio, cada qual com diferentes requisitos. Por exemplo, aplicações de voz em tempo real demandam baixa latência e requerem baixa vazão de dados. Por outro lado, aplicações baseadas em transferência de arquivos possuem maior tolerância a alta latência porém requerem maior vazão. Apesar disso, os protocolos MAC não atendem ao dinamismo do ambiente e das aplicações das redes sem fio atuais. Para reduzir esse problema, propomos uma plataforma baseada em aprendizado de máquina para a troca on-line do protocolo MAC. A seleção é contínua, adaptando-se a variações na rede. A proposta foi testada e validada em ambientes reais de redes sem fio.

Referências

Abari, O., Hassanieh, H., Rodreguiz, M., and Katabi, D. (2016). Poster: A millimeter wave software dened radio platform with phased arrays. In Proceedings of the 22Nd Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, MobiCom ’16, pages 419–420, New York, NY, USA. ACM.

Bloessl, B., Leitner, C., Dressler, F., , and Sommer, C. (2013). A GNU radio-based IEEE 802.15.4 testbed. http://www.ccs-labs.org/bib/bloessl2013gnu/bloessl2013gnu.pdf. Acessado:20-12-2017.

Bloessl, B., Sommer, C., and Dressler, F. (2015). Power matters: Automatic gain control for a software dened radio IEEE 802.11a/g/p receiver. In 2015 IEEE Conference on Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS), pages 25–26.

Buey, C., Magounaki, T., Ferrero, F., Ratajczak, P., Lizzi, L., and Kaltenberger, F. (2017). MIMO antenna performance assessment based on open source software dened radio. In 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), pages 644–647.

Choudhury, R. R., Yang, X., Ramanathan, R., and Vaidya, N. H. (2006). On designing MAC protocols for wireless networks using directional antennas. IEEE Transactions on Mobile Computing, 5(5):477–491.

Cordeiro, J. R. S., Lanza, E., and D. F. Macedo, L. F. M. V. (2018). FS-MAC: A exible MAC platform for wireless networks. In IEEE Wireless Communications and Networking Conference.

da Silva, W. S. (2016). Técnicas de estimação de qualidade de enlace para comunicação máquina a máquina.

da Silva, W. S., Cordeiro, J. R. S., Macedo, D. F., Vieira, M. A. M., Vieira, L. F. M., and Nogueira, J. M. S. (2015). Introdução a rádios denidos por software com aplicações em GNU radio. Minicurso apresentado no XXXIII Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos.

Demirkol, I., Ersoy, C., and Alagoz, F. (2006). MAC protocols for wireless sensor networks: a survey. IEEE Communications Magazine, 44(4):115–121.

Dillinger, M., Madani, K., and Alonistioti, N. (2005). Software dened radio: Architectures, systems and functions. John Wiley & Sons.

Forum, W. I. (2011). Software dened radio rate of adoption. http://www.wirelessinnovation.org/sdr_rate_of_adoption.

Gopalan, S. A. and Park, J.-T. (2010). Energy-efcient MAC protocols for wireless body area networks: Survey. In International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems, pages 739–744.

Huang, K. C., Jing, X., and Raychaudhuri, D. (2009). MAC protocol adaptation in cognitive radio networks: An experimental study. In 2009 Proceedings of 18th International Conference on Computer Communications and Networks, pages 1–6.

Menouar, H., Filali, F., and Lenardi, M. (2006). A survey and qualitative analysis of mac protocols for vehicular ad hoc networks. IEEE Wireless Communications, 13(5):30– 35.

Pedregosa, F., Varoquaux, G., Gramfort, A., Michel, V., Thirion, B., Grisel, O., Blondel, M., Prettenhofer, P., Weiss, R., Dubourg, V., Vanderplas, J., Passos, A., Cournapeau, D., Brucher, M., Perrot, M., and Duchesnay, E. (2011). Scikit-learn: Machine learning in python. J. Mach. Learn. Res., 12:2825–2830.

Qiao, M., Zhao, H., Wang, S., and Wei, J. (2016). MAC protocol selection based on machine learning in cognitive radio networks. In 2016 19th International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC), pages 453–458.

Rhee, I., Warrier, A., Aia, M., Min, J., and Sichitiu, M. L. (2008). Z-MAC: A hybrid MAC for wireless sensor networks. IEEE/ACM Transactions on Networking, 16(3):511–524.

Sexton, C., Kaminski, N. J., Marquez-Barja, J. M., Marchetti, N., and DaSilva, L. A. (2017). 5G: Adaptable networks enabled by versatile radio access technologies. IEEE Communications Surveys Tutorials, 19(2):688–720.

Sharp, B. A., Grindrod, E. A., and Camm, D. A. (1995). Hybrid tdma/csma protocol for self managing packet radio networks. In Universal Personal Communications. 1995. Record., 1995 Fourth IEEE International Conference on, pages 929–933.

Shengbin, L. and Xiaoliang, Z. (2011). A Survey on MAC Layer in Ad Hoc Wireless Networks, pages 691–699. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg.

Srisooksai, T., i. Takada, J., and Saito, K. (2017). Portable wide-band channel sounder based software dened radio for studying the radio propagation in an outdoor environment. In 2017 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), pages 1–2.
Publicado
10/05/2018
GONÇALVES, André V. G. S.; MACEDO, Daniel F.; VIEIRA, Luiz F. M.. FS-MAC+: Troca flexível do protocolo de acesso ao meio em redes sem fio empregando aprendizado de máquina. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS (SBRC), 36. , 2018, Campos do Jordão. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2018 . p. 155-168. ISSN 2177-9384. DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc.2018.2413.